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Auteur(s)
-
Jean-Pierre GROS : Service de technologie et transformateurs professionnels de l’Unité Groupe électronique de puissance, Thomson-CSF Radars et Contre-Mesures
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les transformateurs et inductances appartiennent à la famille des composants passifs et sont utilisés dans tous les domaines de l’électronique.
Différents domaines doivent être distingués :
-
la distribution industrielle (courants forts) ;
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le professionnel ;
-
la micro-électronique ;
-
la très haute fréquence ;
pour lesquels ces composants ont un rôle fondamental dans le fonctionnement d’un convertisseur, l’isolement galvanique et le filtrage.
L’évolution technologique des transformateurs et inductances est liée actuellement à un besoin de miniaturisation (particulièrement observé dans les applications de télécommunications, aéroportées et grands publics) et de report en surface des composants sur circuits imprimés ou substrat métallique isolé.
De grands progrès ont été obtenus grâce à la montée en fréquence, l’association des technologies multicouches pour la réalisation des bobinages et le développement de nouveaux matériaux permettent de suivre cette évolution irréversible. Mais dans certains cas, les contraintes thermiques et d’isolement sont un frein à cette miniaturisation.
Aujourd’hui le coût des composants magnétiques dans les convertisseurs devient important ; aussi est-il nécessaire qu’un dialogue technique et économique s’instaure entre les électroniciens et les fabricants de composants.
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Technologies de bobinages
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4. Matériaux
4.1 Matériaux magnétiques
L’énergie stockée peut être jusqu’à 20 fois plus grande dans un bobinage réalisé sur un noyau magnétique que dans un bobinage réalisé sur un matériau amagnétique. Cette énergie dépend de l’induction B.
En effet, tous les matériaux soumis à un champ magnétique H extérieur peuvent être caractérisés par l’induction B et le champ H régnant en tout point de ces matériaux.
Dans le cas d’un matériau non magnétique, l’induction est peu différente de µoH, où µo est la perméabilité du vide. Elle est de l’ordre de 0,1 T (pour une bobine non supraconductrice).
Dans le cas d’un matériau magnétique, l’induction s’exprime par la relation :
B = µoH + Moù M est l’aimantation créée par la structure microscopique du matériau (qui contient en général des atomes de fer, de nickel ou de cobalt), B peut alors atteindre des valeurs de l’ordre de 2T.
Les courbes décrites par B en fonction du champ H sont caractéristiques des matériaux magnétiques (figure 17), on en distingue deux :
-
la courbe de première aimantation ;
-
la courbe d’hystérésis.
Lorsque H augmente, B augmente jusqu’à une valeur maximale, c’est l’induction de saturation Bs (valeur de B qui reste constante alors que H augmente encore).
On appelle, sur le cycle d’hystérésis, induction rémanente Br l’induction à champ nul et champ coercif Hc , le champ à induction nulle.
La forme du cycle d’hystérésis dépend, pour un même matériau :
-
de la température : Bs décroît avec la température pour s’annuler à une température appelée température de Curie pour laquelle le ferromagnétisme ou le ferrimagnétisme s’annule ;
-
de la fréquence avec laquelle le cycle est décrit; on montre que l’aire du cycle est proportionnelle aux pertes dans le matériau ;
-
des traitements que subit le matériau magnétique.
Ainsi les...
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Matériaux
ANNEXES
Indirectement ouverte à la compétition internationale, l'industrie des transformateurs et inductances est aujourd'hui en pleine mutation. Elle doit s'adapter aux nouvelles exigences des marchés : innovation, miniaturisation, standardisation et automatisation.
Le nombre de fabricants diminue rapidement : la sous-traitance de proximité disparaît laissant la place aux fabricants structurés et spécialistes. L'estimation de la répartition du marché en valeur des différentes familles de bobinage est donnée à titre indicatif figure .
La répartition du marché français des bobinages et transformateurs par grands secteurs d'application est présentée figure .
L'activité de production en France était estimée à plus de 1,2 milliard de francs de chiffre d'affaires en 1995 (données SYCEP).
Ces résultats ne recouvrent pas la totalité de l'activité des entreprises qui peuvent avoir une production de composants destinés à leur usage interne et avoir une activité de revente de produits en provenance des sites de production hors de France.
Les figures et présentent l'origine des importations (en %) et la destination des exportations (en %) de bobinages.
HAUT DE PAGE
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* - Les proceedings des conférences telles que EPF (Électronique de puissance du futur), HFPC (High Frequency Power Conference), PESC (Power Electronic Specialist Conference) présentent des articles intéressants sur les recherches en cours.
Articles généraux
FOREST (F.) et al. - Problématique de la conception des composants magnétiques...
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